關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探
論文摘要：大學(xué)里的教學(xué)活動(dòng)涉及到學(xué)校，教師和學(xué)生各個(gè)層面，全面提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，需要學(xué)校、教師和學(xué)生共同來努力。只有做到學(xué)校重視、教師熱愛、學(xué)生喜歡，才能培養(yǎng)出新時(shí)代的創(chuàng)新性人才。
論文關(guān)鍵詞：大學(xué)教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)質(zhì)量
物理是科學(xué)先驅(qū)，高新技術(shù)之源泉，探索宇宙之武器。物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，在整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展過程中，實(shí)驗(yàn)起著決定性的作用。實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證理論的唯一途徑，而實(shí)踐則是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的唯一標(biāo)準(zhǔn)。著名物理學(xué)家丁肇中教授也曾說過：“做實(shí)驗(yàn)確實(shí)非常重要，因?yàn)槿魏卫碚撊鄙賹?shí)驗(yàn)證明是沒有用的，實(shí)驗(yàn)可以推翻理論，理論絕對不能推翻實(shí)驗(yàn)”。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工院校大學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課，在全面提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面具有其他學(xué)科不可替代的重要作用。傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式處于教學(xué)方法過于單一、教學(xué)手段較為落后的狀態(tài)，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，束縛學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，不利于對學(xué)生進(jìn)行科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對創(chuàng)新型人才的要求越來越高，革新大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，提高物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量顯得尤為重要�，F(xiàn)今全國大部分高校采取建立分級別的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，硬件水平得到很大提高，然而在教學(xué)質(zhì)量方面還有很多問題亟待解決。在此，筆者結(jié)合自己教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)，淺析物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的各個(gè)方面的問題，并就關(guān)于如何解決這些問題提出個(gè)人建議。
一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的問題
1.學(xué)校對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程重視不夠
長期以來，傳統(tǒng)的應(yīng)試教育“一張?jiān)嚲矶ńK身”不僅影響著萬千考生，也影響著學(xué)校的辦學(xué)模式。高中階段，為了提高學(xué)校的升學(xué)率，大部分學(xué)校把實(shí)驗(yàn)課上成理論課。在大學(xué)里的實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生本應(yīng)該得到必要的引導(dǎo)和充分的自由，在自己動(dòng)手的過程中發(fā)揮本人的主觀能動(dòng)性，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。然而錯(cuò)誤的思想使大部分高校把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)成理論教學(xué)的附屬環(huán)節(jié)，認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)不過是為了更深刻地掌握理論知識。另一方面為了達(dá)到評估的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校側(cè)重實(shí)驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境、場地等的建設(shè)，忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本規(guī)律和創(chuàng)新性教學(xué)的研究。而且學(xué)校把實(shí)驗(yàn)課定為考查課，在課程設(shè)置和學(xué)時(shí)安排等方面也往往把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程排到其他課程的后面，這也導(dǎo)致學(xué)生誤認(rèn)為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課不重要，上課不積極。
2.學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣不夠，態(tài)度不端正
一方面，目前在很多理工科院校中大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)為考查課，考核制度不嚴(yán)謹(jǐn)。又因?yàn)樵诖髮W(xué)里課程繁多，為了考得好成績拿獎(jiǎng)學(xué)金，很多學(xué)生自然而然就把考查課放在一邊，在這部分學(xué)生眼里，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)分是比較容易獲得的。另一方面，普通高校的大學(xué)生認(rèn)為自己的學(xué)校只是普通的一所學(xué)校，平凡得就像大海里的一滴水，自己的將來根本不能與名震寰宇學(xué)府中的學(xué)生相比，這種念頭導(dǎo)致學(xué)生缺乏上進(jìn)心，學(xué)習(xí)也沒有積極性，得過且過。于是在課堂上出現(xiàn)學(xué)生上課懶散，課前不預(yù)習(xí)，臨時(shí)抱佛腳的不好現(xiàn)象。個(gè)別學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)自己不動(dòng)手，請人代勞，趁老師不注意抄襲別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或著編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，課堂教學(xué)效果極差，不能達(dá)到培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的基本要求。
3.教師自身觀念和素質(zhì)有待提高
教師是教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)基本要素，教師自身素質(zhì)直接影響著教學(xué)質(zhì)量。然而目前我國許多大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教師仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，先對學(xué)生介紹實(shí)驗(yàn)儀器，講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮�，然后演示�?shí)驗(yàn)步驟并強(qiáng)調(diào)做實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)等，接下來學(xué)生按老師和教材所講重復(fù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行簡單的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合理，并簽字。學(xué)生將老師簽過字的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶回，課后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，寫好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告于下次實(shí)驗(yàn)課前上交。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程缺乏與學(xué)生的溝通和交流。另一方面，教師自身知識水平有限，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)中所體現(xiàn)的科學(xué)的研究方法。這樣教學(xué)的直接后果就是學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中毫無自己的積極思考與積極設(shè)計(jì)，完全跟著老師的步驟做。學(xué)生缺乏個(gè)性，缺乏實(shí)際操作能力和創(chuàng)造力，不利于啟發(fā)學(xué)生的思維，不能開闊學(xué)生的視野，更不利于創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4.實(shí)驗(yàn)安排不合理
當(dāng)今大部分大學(xué)師資有限，教學(xué)任務(wù)繁重，因而在安排實(shí)驗(yàn)的先后順序時(shí)，無法遵從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由易到難，由簡單到復(fù)雜的要求，并且由于條件的限制，也無法根據(jù)學(xué)生能力的高低和各自專業(yè)的特點(diǎn)來合理安排實(shí)驗(yàn)。這樣使很多學(xué)生誤認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)技能與自己所學(xué)專業(yè)無關(guān)，覺得物理實(shí)驗(yàn)課不重要，反正以后也用不到，致使學(xué)生不能深入體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的奧妙，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性減退，教學(xué)效果下降。
另外，雖然目前大部分學(xué)校進(jìn)行了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革，但是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍有待改善，大部分實(shí)驗(yàn)仍然屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而與當(dāng)今科學(xué)發(fā)展和應(yīng)用相關(guān)的熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)缺乏。注重操作能力的實(shí)驗(yàn)較多，而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維能力的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，不利于提高學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力。更重要的是，學(xué)校和教師對先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展趨勢的跟蹤和學(xué)習(xí)不夠，在相當(dāng)程度上限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。
5.考核制度不合理
目前，很多學(xué)校把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)定為考查課目，僅僅通過實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分綜合成績來評定學(xué)生的能力，這顯然是不全面的。大部分學(xué)生遇到問題不認(rèn)真思考，按照教師示范步驟比葫蘆畫瓢，取得數(shù)據(jù)草率了事，不好好預(yù)習(xí)也能馬虎將實(shí)驗(yàn)完成，致使學(xué)生認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)考核很容易蒙混過關(guān)，所以應(yīng)付實(shí)驗(yàn)的學(xué)生不在少數(shù)。
二、提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的建議
1.制定嚴(yán)格規(guī)范的管理制度
長期以來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理比較松散，這也是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)態(tài)度不認(rèn)真的原因之一。因此制定嚴(yán)格規(guī)范的管理制度，對提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量會(huì)起到積極作用。首先從學(xué)校層次上重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，給實(shí)驗(yàn)課安排足夠的學(xué)時(shí)，并嚴(yán)格考核制度。其次，對教師進(jìn)行定期培訓(xùn)，使教師在思想上重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)態(tài)度，積極進(jìn)行教學(xué)研究。鼓勵(lì)教師在教學(xué)內(nèi)容、方法和手段等方面進(jìn)行不斷的探索和嘗試。再次，嚴(yán)格把握好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，這包括課前預(yù)習(xí)。老師在上課前要對與本次試驗(yàn)相關(guān)的問題進(jìn)行抽查，并檢查預(yù)習(xí)報(bào)告，然后根據(jù)學(xué)生回答問題的情況及預(yù)習(xí)報(bào)告的好壞給出預(yù)習(xí)分?jǐn)?shù)；在實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師不能擅自脫崗，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵步驟和要點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)；最后是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要體現(xiàn)出數(shù)據(jù)處理的全過程，主要包括：根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果、估算不確定度、正確表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后分析產(chǎn)生誤差的原因以及注意事項(xiàng)（儀器使用的注意事項(xiàng)和測量過程的注意事項(xiàng)）等。[5]另外，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)，在實(shí)驗(yàn)室懸掛知名科學(xué)家和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的展板，營造科學(xué)文化氛圍，使學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，就能感受到科學(xué)藝術(shù)的熏陶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.建立分層次物理實(shí)驗(yàn)課程新體系
隨著高考制度的改革，大批普通高校的學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)差異較大，為了保證教學(xué)的順利開展，并照顧到學(xué)生個(gè)體發(fā)展的需要，建立分層次物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)很有必要。新的實(shí)驗(yàn)框架體系按照加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視應(yīng)用、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的層次，遵循認(rèn)知規(guī)律，兼顧力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)等有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成預(yù)備實(shí)驗(yàn)、基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新提高性實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)層次。[6]然后在每個(gè)層次里再設(shè)兩個(gè)小層次，分為“必做”和“選做”兩部分。選做部分由學(xué)生根據(jù)自己的愛好和專業(yè)需要自由選擇。對不同專業(yè)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)有不同的要求，這體現(xiàn)在不同的學(xué)時(shí)安排上。這種分層次教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)到前沿、從被動(dòng)接受知識到積極主動(dòng)思考逐階段提高綜合能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。除此之外，還應(yīng)該改革教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)地設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，優(yōu)化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，增加應(yīng)用性、綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重視實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性、開放性和將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。預(yù)備性實(shí)驗(yàn)是為進(jìn)入大學(xué)但具有不同物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的同學(xué)而準(zhǔn)備的，這類實(shí)驗(yàn)以開放、課余的形式，由同學(xué)根據(jù)自身?xiàng)l件、自我需要進(jìn)行選修，目的是對基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)知識進(jìn)行填平補(bǔ)齊；另一方面通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握基本理論和技能；通過綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解現(xiàn)代物理的發(fā)展趨勢和新技術(shù)的應(yīng)用，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和綜合研究能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神；創(chuàng)新提高性實(shí)驗(yàn)是以科研實(shí)踐為主題，提前讓學(xué)生了解科研的方法和環(huán)節(jié)，從而學(xué)到更多書本以外的知識，鍛煉他們的獨(dú)立科研能力。層次化教學(xué)使學(xué)生知識由淺入深、由基礎(chǔ)到綜合、應(yīng)用、研究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�。另外，教師�?yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次的遞進(jìn)，應(yīng)采取不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方法，這樣才能最大程度的提高教學(xué)質(zhì)量。
3.進(jìn)一步提高教師素質(zhì)，改善知識結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)能力
柯瓦列夫說：教師知道的東西，要大大超過他要教給學(xué)生的范圍，要具有更寬的科學(xué)視野，否則，他就不能喚起和發(fā)展學(xué)生對本門學(xué)科的興趣，就不能滿足他們的需要。一名合格的教師，不僅要有精深扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還應(yīng)具有廣博的與本專業(yè)相關(guān)的各門科學(xué)知識。在新課改的形勢下，深化教學(xué)教法改革，應(yīng)從教師本身的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)能力入手。教師應(yīng)及時(shí)掌握國內(nèi)外最新實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)態(tài)，了解最新科學(xué)研究進(jìn)展，在深入掌握所授課程的同時(shí)，擴(kuò)展知識面，并有效地傳授給學(xué)生，這樣的教學(xué)才深刻獨(dú)到，富有啟發(fā)性。俗話說“給學(xué)生一杯水，自己要有一桶水”，作為現(xiàn)時(shí)代的教師，只有通過勤奮刻苦的學(xué)習(xí)，不斷提高自己的知識層次和思維能力，加強(qiáng)自身修養(yǎng)，才能使自己的一桶水始終具有源源不斷的營養(yǎng)，才能使學(xué)生深感“聽君一席話，勝讀十年書”。以此引導(dǎo)學(xué)生，讓他們明白人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識還不完全，還有大量問題有待解決和發(fā)展，從而激發(fā)他們的好奇心和創(chuàng)新意識。一個(gè)教師，如果自身知識儲(chǔ)備不夠，講課就會(huì)捉襟見肘。只有掌握豐富科學(xué)知識，具有較高科學(xué)素質(zhì)的老師，才能作為一名合格的物理教師，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生去領(lǐng)略物理世界的神奇之處。
4.建立科學(xué)的考核體系，提出科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核細(xì)則
在大學(xué)里課程繁重，學(xué)生自然而然就把考核要求低的課程放到一邊。沒有壓力，就沒有動(dòng)力。所以要適當(dāng)增加考核的難度，這樣可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性�？己藭r(shí)，要根據(jù)考核內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生能力和素質(zhì)中所起作用大小，分配不同的權(quán)重，確定具體可行科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核細(xì)則。對學(xué)生能力的評定應(yīng)該包括課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課外自主科研活動(dòng)以及實(shí)驗(yàn)考試�？荚噧�(nèi)容除了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識以外，應(yīng)擴(kuò)大設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。只有這樣，學(xué)生才會(huì)重視物理實(shí)驗(yàn)，提高對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)真思考并盡力掌握每個(gè)實(shí)驗(yàn)的精髓，最終真正學(xué)有所得。
三、總結(jié)
學(xué)校是教學(xué)活動(dòng)的管理者，教師是教學(xué)活動(dòng)的執(zhí)行者，學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體。全面提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，需要從學(xué)校到教師到學(xué)生各個(gè)環(huán)節(jié)都積極行動(dòng)起來。只有做到學(xué)校重視，教師熱愛，學(xué)生喜歡，建立起一種適合當(dāng)代科技發(fā)展的“教”與“學(xué)”新體系，才能培養(yǎng)出知識扎實(shí)、視野開闊、思維敏捷、富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力且符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展要求的高素質(zhì)人才。
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